井巷工程设计课程设计-扎煤灵泉三矿运输大巷施工工艺设计.docx

呼伦贝尔学院 矿业学院课程设计 专 业： 采矿工程 班级： 2014采矿工程 学生姓名： 学号： 设计题目：扎煤灵泉三矿运输大巷施工工艺设计 指导教师： 2017年 6 月 11 日31呼伦贝尔学院矿业学院 井巷工程 课程设计任务书姓 名：专 业：采矿工程班 级：2014采矿工程指导教师：职 称：课程设计题目：扎煤灵泉三矿运输大巷施工工艺设计已知技术参数和设计要求：扎煤灵泉三矿，井田走向7.3km，平均倾向宽3.8km，井田面积27.8km2。矿井开拓方式为立井二水平分区式开拓，年设计能力为300万吨，现正开采一水平。矿井为低瓦斯矿井，通风方式为中央分区式通风。该矿第一水平运输大巷是为其它巷道服务的，用于运输矸石、材料及工作人员，双轨运输。通过该大巷的流水量为500m3/h，采用8吨蓄电池电机车，1吨固定式矿车。该大巷穿过的中等稳定岩石，岩石坚固性系数f=56，大巷需通过的风量为50m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。该大巷服务年限长，工程质量要求高。该巷道主要用于工作面的运输、通风、排水和行人。所需仪器设备：笔记本 计算器成果验收形式：课程设计报告时间安排2017.5.31-2017.6.11指导教师： 教研室主任： 2017年 6 月 11 日矿业学院 井巷工程 课程设计成绩评定表专业： 采矿工程 班级： 2014采矿工程 学号： 201417103032 姓名：李倩楠课题名称扎煤灵泉三矿运输大巷施工工艺设计设计任务与要求巷道概况设计、巷道断面设计共2天；巷道掘进施工设计2天；劳动组织及循环图表1天;技术经济指标、安全技术措施1天；装订及其他1天设计要求学生在设计期间， 要按设计大纲的内容、设计任务书中下达的设计的题目和要求，收集课程设计所需的有关资料。2要注意使用先进的设备和技术， 使课程设计具有一定的先进性。3本次课程设计是为了满足教学的要求进行的,因此不要求学生的课程设计完全符合实际生产的要求。4学生要按课程设计大纲的要求，在指导教师指导下，独立地解决设计中的各种问题， 不应要求指导教师代为做出判断和决定。5学生在课程设计过程中，不得抄录别人的设计成果。教师评语 建议成绩： 指导教师：课程小组评定评定成绩： 课程负责人：目录第一章 矿井及设计巷道的概况7第二章 巷道断面设计82.1巷道断面设计的依据82.1.1巷道的名称和用途82.1.2通过巷道的运输设备及特征82.1.3通过巷道的管线敷设情况，风量大小及排水量大小82.1.4对巷道坡度的要求82.1.5其他要求82.2巷道断面设计92.2.1选择巷道断面形状、支护类型、支护参数92.2.2确定断面尺寸92.2.3巷道的净断面、掘进断面及风量校核112.2.4决定道床参数、水沟布置和管线敷设122.2.5巷道断面特征表和每米巷道材料消耗计算并列表122.2.6巷道断面施工14第三章 巷道施工153.1施工方案的确定153.2凿岩爆破工程153.2.1对钻眼爆破工作的要求153.2.2凿岩设备和爆破器材的选择153.2.3爆破参数的确定163.2.4凿岩爆破作业173.2.5爆破图表及技术经济指标173.3装岩与调车193.3.1装岩机械的选择及主要技术特征193.3.2生产能力的估算、调车方法193.4支护方法203.4.1估算巷道地压203.4.2临时支架结构（附图）永久支架型式的选择203.4,3材料消耗计算、施工方法和质量检查标准21第四章 劳动组织及循环图表244.1劳动组织配备244.1.2选择作业方式244.1.3编制循环图表244.4施工总组织、施工进度表26第五章 技术经济指标285.1各项费用285.1.1材料费285.1.2设备折旧费285.1.3动力费285.1.4工资费285.1.5工程费295.1.6单位原岩或进木掘进成本29第六章 安全技术措施306.1 支架操作工安全技术措施306.2 端头工技术安全措施306.3 检修工的安全技术措施306.4 所有的工种必须遵守的安全管理措施31前言 井巷工程课程设计是学生学习井巷工程课程中的重要技能，在学习环节课程设计的目的在于通过课程设计巩固和加深课堂理论知识并使之与实际相结合以培养学生运用所学知识独立解决巷道施工中主要问题的能力和掌握巷道设计中的基本方法和基本能力，并初步结合生产实际锻炼解决在生产上所遇到的实际问题。培养学生科学的思维方法和工程技术人员应具备的基本技能。依据：设计的巷道断面直接作为井下巷道施工的依据，也是进行井巷工程预算的依据。内容和步骤;首先根据巷道的服务年限，用途和围岩的性质，选择巷道断面的形状和支护方式，其次根据巷道中通过的设备尺寸和支护参数和道床参数通风量和行人要求等确定巷道净断面积尺寸（并进行风速运算）计算巷道的设计掘进断面的尺寸然后布置水沟和管缆。最后绘制巷道断面施工图，编制巷道特征表和每米巷道工程量和材料消耗量。其他说明巷道断面设计是矿井开采设计中的一个重要组成部分，贯穿矿井服务年限属于施工设计的范畴。巷道断面设计的要求是：在满足安全生产和施工要求的条件下，力求提高断面的利用率，取得最佳的经济效果。严格按照煤矿安全规程的各项范畴进行井巷工程设计，引用煤矿安全规程及其他资料部分，应标注出来，要注意使用先进的工艺和技术使课程设计具有一定的先进性，本次课程设计是为了满足教学，应独立完成设计第一章 矿井及设计巷道的概况扎煤灵泉三矿，井田走向7.3km，平均倾向宽3.8km，井田面积27.8km2。矿井开拓方式为立井二水平分区式开拓，年设计能力为300万吨，现正开采一水平。矿井为低瓦斯矿井，通风方式为中央分区式通风。该矿第一水平运输大巷是为其它巷道服务的，用于运输矸石、材料及工作人员，双轨运输。通过该大巷的流水量为500m3/h，采用8吨蓄电池电机车，1吨固定式矿车。该大巷穿过的中等稳定岩石，岩石坚固性系数f=56，大巷需通过的风量为50m3/s。巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。该大巷服务年限长，工程质量要求高。该巷道主要用于工作面的运输、通风、排水和行人。第二章 巷道断面设计原则：是在满足安全生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，以取得最佳的经济效果。2.1巷道断面设计的依据2.1.1巷道的名称和用途岩石运输大巷，主要用于工作面运输通风，排水和行人。2.1.2通过巷道的运输设备及特征8吨蓄电池电机车 1吨固定式矿车 2.1.3通过巷道的管线敷设情况，风量大小及排水量大小巷道内敷设一趟直径为200mm的压风管和一趟直径为100mm的水管。风量，流水量。2.1.4对巷道坡度的要求 根据流水量，巷道坡度选取0.5%2.1.5其他要求巷道断面设计所依据的资料主要包括巷道掘进的地质资料，巷道服务年限，用途及对通风、排水、防火等方面的要求。2.2巷道断面设计 2.2.1选择巷道断面形状、支护类型、支护参数年产300万吨矿井的第一水平运输大巷，服务年限长，采用600mm轨距双轨运输的大巷，其净宽大于3m，又穿过中等稳定岩石，故选用螺纹钢树脂锚杆与喷射混凝土支护的半圆拱断面。2.2.2确定断面尺寸1）确定巷道净宽度B查课本表4-2知8吨蓄电池电机车宽1吨固定式矿车根据煤矿安全规程，取巷道行人道宽，非人行道一侧宽。查课本表4-3知本巷双轨中心线，则两电机车之间距离巷道净宽度为：2）确定巷道拱高h半圆拱形巷道拱高。半圆拱半径R=h0=1927。3）确定巷道墙高（1）按架线式电机车导电弓子要求确定h3。 式中 轨面起电机车架线高度，按煤矿安全规程取；道床总高度，查课本表4-9选30kg/m钢轨，再查表4-11得,道渣高度；n导电弓子距拱璧安全距离，取；K导电弓子宽度之半，K=718/2=359，取； 轨道中线与巷道中线的距离， 故（2）按管道装设要求确定h3 式中：h5渣面至管子底高度，按煤矿安全规程取；管子悬吊件总高度，取； 导电弓子距管子间距，取； D压气管法兰盘直径，； b轨道中线与巷道中线间距，.故。（3）按人行道高度要求确定 故综上计算，并考虑一定的余量，确定本巷道壁高h3=1820mm。则巷道净高度 H=h3-hb+h0=1820-220+1927=3527mm4）确定巷道净断面积S和净周长P式中 道渣面以上巷道壁高故 2.2.3巷道的净断面、掘进断面及风量校核1）用风速校核巷道净断面积查课本表4-8得:允许最高风速:已知通过巷道风量: ，计算得因此设计大巷的净断面积、风速在规定范围内可以使用。2)确定巷道掘进断面积巷道设计掘进宽度：B1=B+2T=3854+2150=4154mm巷道计算掘进宽度：B2=B1+2=4154+275=4304mm巷道设计掘进高度：H1=H+hb+T=3527+220+150=3897mm巷道计算掘进高度：H2=H+=3897+75=3972mm巷道设计掘进断面积： 取巷道计算掘进断面积：取2.2.4决定道床参数、水沟布置和管线敷设1)决定道床参数根据本巷道通过的运输设备，选用的钢轨，其道床参数分别为410mm和220mm，道渣至轨面高度，轨枕采用钢筋混凝土。2)水沟已知通过巷道的流水量为500m3/h 水沟坡度0.5%，水沟宽600mm，深500m，净断面积0.330，水沟掘进断面积0.390 ，每米水沟盖板用钢,2.436kg,用混凝土0.0371m3每米水沟用混凝土0.18m33)管线管子悬吊在人行道一侧，动力电缆挂在非人行道一侧，通讯电缆挂在管子上方。2.2.5巷道断面特征表和每米巷道材料消耗计算并列表每米巷道拱和墙计算掘进体积每米巷道墙角计算掘进体积 每米巷道拱和墙喷射混凝土材料消耗： 每米巷道墙角喷射混凝土消耗每米巷道喷射混凝土消耗（不包括损耗）每米巷道锚杆消耗 式中:P1计算锚杆消耗周长, ；为锚杆间距、排距=0.8m, =0.8m。每米巷道树脂药卷消耗每米巷道锚杆的折合重量为：式中：l锚杆长度,l=2md锚杆直径，d=18mm锚杆材料密度，=7850 每排锚杆数为每米巷道粉刷面积：式中：B3-计算净宽 故：运输大巷特征表围岩类别断面/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净设计掘进宽高型式排列方式间排锚杆长直径13.111.9614.2941543897100螺纹钢树脂锚杆方形800200018运输大巷每米工程量及材料消耗表围岩类型计算掘进工程量/m3锚杆数量/根材料消耗粉刷面积/m2每米巷道每米墙脚喷射材料/m3锚杆9.5钢筋/kg树脂药卷卷？15.060.0415.6251.04458.931.252.2.6巷道断面施工图2-1巷道断面施工图第三章 巷道施工3.1施工方案的确定一次成巷，作业安全，保证支护质量，加快成巷速度，巷道穿过中等稳定岩石，故采用掘支平行作业方式。3.2凿岩爆破工程3.2.1对钻眼爆破工作的要求1）爆破后所形成的巷道断面、方向与坡度应符合设计要求和井巷工程施工及验收规范的要求。2）爆破岩石的块度应有利于提高装岩生产率，有时还要求岩石堆积形状便于组织岩装运和钻眼的平行作业。3）对巷道围岩的震动和破坏要小，以利于巷道的维护。4）爆破单位体积岩石所需炸药和雷管消耗量要低，钻眼工作量要小，炮眼利用率要达到85以上。5）符合安全施工要求。3.2.2凿岩设备和爆破器材的选择凿岩设备选用气褪式凿岩机YT-23型爆破器材：2号岩石硝铵类炸药，8号雷管3.2.3爆破参数的确定爆破参数主要包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、单位炸药消耗量。炮眼直径：炮眼直径对钻眼效率全断面炮眼数目，炸药耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度均有影响，目前岩巷掘进的炮眼直径多采用3542mm，故选用40mm我国煤矿巷道掘进中，通常是以计划月进度和凿岩、装岩设备的能力来确定每一循环的炮眼深度。按计划月进度确定， 上式中： l 跑眼深度，m； L 计划月进度，m；取L=240 N 每月实际用于掘进的天数，30天； K 正规循环率；取K=97% 炮眼利用率系数；取=95% n 每日完成掘进循环次数，4次。故采用气腿式凿岩机时，炮眼深度以1.8m2.5m。采用配有高效凿岩机的凿岩台车时，一般眼深可达3.0m。通常掏槽眼要比其他炮眼深度加深200 300mm，则该断面去炮眼深度为2.17m。炮眼数目也可以根据单位炸药消耗量，按下式估算后，再按上述经验方法确定炮眼数目： 上式中N 炮眼数目；44q 单位炸药消耗量，m ；查表得q=1.35kg/ms 巷道掘进断面积，15.06；m 每个药卷长度，m；m=170mm 炮眼利用系数；a 装药长度系数,一般取0.50.6，取0.5p 每个药卷的质量，；p=0.15kg 3.2.4凿岩爆破作业爆破作用巷道施工采用光面爆破技术，使用2号岩石硝铵类炸药，8号雷管。183卷，27.5kg。毫秒延期电雷管43个，全断面一次爆破掏槽方式为菱形掏槽。3.2.5爆破图表及技术经济指标爆破原始条件表名称数量名称数量巷道的掘进断面/15.06炮眼数目/个44岩石的坚固性系数f56雷管数目/个43炮眼深度/m2.17总装药量/kg27.5装药量及起爆顺序表眼号眼名眼数/个眼深/米装药量起爆联线方式装药结构单孔小计卷数/个质量/kg卷数/个质量/kg1空眼12.4串联连续反向装药2-5掏槽眼42.471.05284.26-11一圈辅助眼62.1750.75304.512-22二圈辅助眼112.1750.75558.2531、3244、帮眼32.1720.381.233-43顶眼112.1720.3223.323-39底眼82.1750.75406预期起爆效果表名称 数量 名称数量炮眼利用率/%95每米巷道耗药量(kgm)13.8每循环工作进尺/m2每循环炮眼总长度/m96.48每循环爆破实体岩石/m30.12每平方米岩体耗雷管量/（个）1.33炸药消耗量/（kgm）1.35每米巷道耗雷管量/（个m）223.3装岩与调车3.3.1装岩机械的选择及主要技术特征装岩机的选择：铲斗式装载机主要技术特征：装岩机型号Z-20型号的铲斗装岩机。装载能力30-40 ，铲斗容积为0.2,装载宽度2.0m。行走功率10.5 kw，卸载高1330 mm，外形尺寸长（铲斗放下时）2480mm；宽（踏板放下时）1210mm；高（铲斗工作时）2180mm；高（铲斗放下时）1518mm；机器重量3750 kg ,行走机构是轨轮式，轨距是600mm,动力来自电动,质量为3750kg 。3.3.2生产能力的估算、调车方法根据断面形状和用途且为双轨巷道采用活动错车法且选用菱形浮放道岔。（见下图）图3-1菱形浮放道岔3.4支护方法3.4.1估算巷道地压根据岩石坚固性系数公式f=Rc/10,估算巷道地压大小，煤层坚固性系数为56，大概得到巷道的地压为60Mpa.3.4.2临时支架结构（附图）永久支架型式的选择临时支架结构选择 ：无腿拱形金属支架。永久支架结构的选择：采用锚喷支护图3-2无腿拱形金属临时支架3.4.3材料消耗计算、施工方法和质量检查标准1）材料消耗运输大巷每米工程量及材料消耗表围岩类别断面/m2设计掘进尺寸/mm喷射厚度/mm锚杆/mm净周长/m净设计掘进宽高型式排列方式间排锚杆长直径13.111.9614.2941543897100螺纹钢树脂锚杆方形8002000182）施工方法：采用一次成巷的施工方法3）质量检查标准锚杆支护质量的检测包括：锚杆的材质，锚杆安装质量，锚杆工作荷载和锚杆的抗拔力检测等。其中锚杆的材质在实验室进行。锚杆安装质量包括锚杆托盘安装质量，锚杆间排距，锚杆孔深度与角度，锚杆外露长度的检测和螺帽的拧紧程度以及锚固力。图3-3巷道施工布置图1连杆 2主、副滚筒 3卡轨器 4 操作手把 5调整螺钉 6杷斗 7固定楔 8尾轮 9钢丝绳 10电动机 11减速器 12架绳轮13卸料槽 14矿车3.4.5炮眼施工图图3-4炮眼施工图第四章 劳动组织及循环图表 4.1劳动组织配备采用综合掘进队、多工序平行交叉和正循环作业的劳动组织形式，六小时工作制，四班掘进，两班复喷支护与掘进平行作业。为便于考核管理，由队干部现场全面指挥。4.1.2选择作业方式采用“四六”工作制、掘支平行作业，一次成巷。4.1.3编制循环图表1)根据前面设计一个循环的进尺为2.0m;2)一个循环所用的时间T在所需的全部作业时间中，扣除能够与其他工序平行作业的时间，便是一个循环所需要的时间，即： 式中：T1安全检查及准备工作准备时间，亦即交接班时间，一班约为10min。 T2 装岩时间 式中：S巷道掘进断面积，取15.06 炮眼利用率，取0.95 P装岩实际生产率,取100/h n同时工作的装岩机台数,由于断面限制选一台； k岩石松散系数，取1 T3打炮眼时间 式中：N工作面炮眼总数，44个； m同时工作的凿岩机台数，选2台 v凿岩机的实际平均钻速，取0.2m/min；钻眼工作单位作业系数，钻眼，装岩平行作业时，值取0.30.6，取0.5； T4装药连线时间 式中：N工作面总炮眼数，44个；A在工作面同时装药的工人组数，取2组； t一个炮眼装药的时间，1.5min/个 T5爆破通风时间,取30min； T6支护时间根据以上的计算结果及初步确定的数据，编制的循环图表如下所4.4施工总组织、施工进度表劳动组织表定员备注副队长11114队长4人班长11114打眼工555520放炮工11114刮板机司机，皮带司机22228大班维护11机电维修11114合计1211111145施工进度表序号项目单位指标备注1循环进尺m2.02月循环次数个120每月按30个工作日3月进尺m2404循环产量吨8333.45日产量吨8333.46工作面月产量万吨257出勤率95第五章 技术经济指标5.1各项费用包括各种材料费，设备折旧费、动力费、工资费、总挖掘工程费、单位原岩或进米的掘进成本。5.1.1材料费雷管： 万元 锚杆 万元炸药：万元 5.1.2设备折旧费主要设备费+其他设备费约90万元折旧费：设备费折旧率=9030%=27万元5.1.3动力费指生产经营过程中耗用的全部电力动力费=耗电费电价=400070.8元/度=22400元5.1.4工资费年薪按5万元计算， 5.1.5工程费工程费=主要材料费+设备折旧费+工资费+动力费= 万元5.1.6单位原岩或进木掘进成本总工程费/2000=0.18676万元技术经济指标材料费/万元设备折旧费/万元动力费/万元工资费/万元工程费/万元单位原岩/万元雷管锚杆炸药17.25222.08272.24253373.52